大工12春《电气工程概论》辅导资料五

1、电气工程概论辅导资料五主 题： 第一章 电机与电器基础（第3节）学习时间：2012年4月30 日-5月6日内 容：我们这周主要学习第一章第三节电机的部分内容，即直流电机部分，要了解直流电机的工作原理、基本结构、励磁和损耗及效率。第一章电机与电器基础第三节电机电机是依据电磁感应定律和电磁力定律， 实现电能和机械能相互转化的电磁 装置。按照电机的用途分类：可分为发电机、电动机和控制电机。按照电机的电流类型分类：可以分为直流电机和交流电机，其中交流电机可 以分为同步电机和异步电机。按照电机的相数分类：可以分为单相电机和多相电机，如单相交流电机和最 常见三相电机。按照电机的大小尺寸、容量分类：有大、中

2、、小和微型电机。1.3.1 直流电机直流电机是电机的主要类型之一。一台直流电机既可作为发电机使用，也可以作为电动机使用。直流发电机可以用来得到直流电源， 但目前大部分被整流 电源所替代，主要用作电力系统中同步发电机的励磁机。 直流电动机用来输出转 矩，它具有良好的启动、调速性能，所以在调速要求较高的场所应用广泛。1 直流发电机工作原理(a)(b)比流发电机工作原理图(a)电功悔方向为应* de； (b)电动势力向为stb cdA. B胖也的电刷 k Z-向器原动机带动线圈abed逆时针旋转，根据右手定则，ab边和cd边均产生感 应电动势e,经过换向器1、2和电刷A、B把电动势e引出来，得到直流

3、电。当在转速一定的情况下，电动势的大小与切割导体的磁通密度有关系，而直流电机气隙处的磁通密度分布并不均匀，所以输出的电动势波形具有脉动成分。2 直流电动机工作原理(b)直流电动机工件原理图(a)电咸擁力向为ba、de； (b)电动协方向为cdA * 11静止的电制辛1、2换向SS电源通过电刷1、2和换向片A、B向线圈供直流电，根据左手定则，线圈 ab边产生向左力f，线圈cd边产生向右力f,线圈在f的作用下以n的转速逆时 针旋转。由此可知，(1) 电机的可逆原理：直流电机可作为发电机运行，也可作为电动机运行。(2) 换向器的作用是实现电枢线圈内的交流电动势、电流与电刷的直流电 压、电流之间的转化

4、。3. 直流电机的结构主遵慢 磁緬氏流电他结构横剖面直流电机主要包括转子和定子两大部分。 转子是电机的转动部分，定子是电 机的静止部分。(1) 定子：用来产生磁场和作为电机的机械支架，主要包括主磁极、换向 极、机座和电刷装置。(2) 转子：也称为电枢，用来产生感应电动势和电磁转矩，实现能量的转 换。主要包括电枢铁芯、电枢绕组、换向器、转轴和风扇等。4. 直流电机的励磁直流电机的励磁方式分为永磁体励磁、电机本身励磁(并励、串励和复励)、他励直流电机三种源电源(负SO电源负戟) 电源负栽他励坤励申妙友励直流电机的励磁厅成其中，并励发电机：I af并励电动机：1 a If串励电机：1=la =1 f

5、复励发电机：I af复励电动机：1 a If5.直流电机中的感应电动势Ea =Ce n：；，：CPNC e -60a其中p为极对数，N为电枢绕组的总导体数，a为支路对数，为每极主磁 通，n为电机转速。6. 直流电机的电动势平衡方程(1) 直流发电机的电动势方程U 二 Ea 7aRa(2) 直流电动机的电动势方程U =Ea IaRa7. 直流电机的电磁转矩直流电机的电磁转矩与电枢电流、每极磁通成正比关系T G：laCtpN2a 二其中p为极对数，N为电枢绕组的总导体数，2a为并联支路对数，为每极 主磁通，对于给定电机来说，Ct是一个常数。8. 直流电机的损耗及效率(1) 机械损耗：由摩擦产生，用

6、Pmec表示。(2) 铁芯损耗：虽是直流磁通，但电枢转动，则在电枢铁心中产生涡流和 磁滞损耗，用PFe表示。(3) 励磁损耗：励磁绕组中电阻损耗用Pf表示。由这三种损耗组成的损耗就空载损耗，亦叫不变损耗。(4) 负载损耗：电枢绕组上电阻损耗与电枢绕组串联的其他绕组的电阻损 耗，用Pa表示。(5) 其他损耗：也叫附加损耗，用 Pad表示。因此，电机的效率为发电机：P1= P2laRa Pmec PFe Pad=卩2 P电动机：P1= P2Pmec PFe Pad Ra= P2 P丄*100%P9. 直流电动机的调速(1)电枢电路串电阻调速特点是简单易实现，调速范围小，消耗功率，属恒转矩调速。(2

7、) 调压调速(调节电源电压)特点是受电机耐压限制只能往低调，调速范围大，属恒转矩调速。(3) 弱磁调速特点是减小励磁电机将高于额定转速往高调，属恒功率调速。10. 直流电动机的额定值(1) 额定功率Pn (kw)对于发电机指输出的电功率Pn二Un In对于电动机指输出的机械功率Pn二Un In(2) 额定电压Un :指直流电机额定运行时输入或输出的电压。(3) 额定电流In :指电机额定运行时能承受得电流。(4) 额定转速nN :指电机额定运行时的转子转速。(5) 额定励磁电压UfN :直流电机为了保证额定运行，励磁绕组所需的励磁电压。本周要求掌握的内容如下：本周主要掌握电机的分类，掌握直流电

8、机的工作原理、结构、励磁方式，掌握直流电机调速方式及其特点，掌握直流电机的损耗及效率、直流电机的额定值习题（一）选择题1.按电机的电流分类，可以分为（）。A. 直流电机B. 交流发机C. 同步电机D .异步电机答案：AB2 .直流电机励磁的方式包括（）。A. 他励B. 并励C. 串励D .复厉答案：ABCD（二）判断题1.直流发电机主要用来得到直流电源。（错误）2 .直流电动机用来输出转矩，它具有良好的启动、调速性能，所以在调速 要求较高的场所应用广泛。（正确）3.电枢电路串电阻调速的特点是简单易实现，调速范围小，消耗功率，属 恒功率调速。（错误）（三）简答题1.简述直流电机的结构。直流电机主

9、要包括转子和定子两大部分。 转子是电机的转动部分，定子是电 机的静止部分。(1) 定子：用来产生磁场和作为电机的机械支架，主要包括主磁极、换向 极、机座和电刷装置。(2) 转子：也称为电枢，用来产生感应电动势和电磁转矩，实现能量的转 换。主要包括电枢铁芯、电枢绕组、换向器、转轴和风扇等。2 简述换向器的作用。换向器的作用对于发电机来说，是将电枢线圈内的交流电动势、电流转换成 电刷之间的直流电动势和电流；对于电动机来说，是将电刷之间的直流电压和电 流转换成电枢线圈内部的交流电动势和电流。那是心与心的交汇,是相视的莞尔一笑，是一杯饮了半盏的酒，沉香在喉，甜润在心。我无所谓成功不成功，但我在乎我自己

10、的成长；我无法掌握别人，但我可以掌握自己。我唯一能把握的，是我会一直尽力走下去，不为了别人，为了给自己一个交代。这个世界上有太多的事情是我们无法掌握的，你不知道谁明天会离开，你不知道意外和你等的人谁先到来。最可怕的是因为怕失去而放弃拥有的权利。我们都会遇到很多人，会告别很多人，会继续往前走，也许还会爱上那么几个人，弄丢那么几个人。关键在于，谁愿意为你停下脚步？对于生命中每一个这样的人，一千一万个感激。有一些人、一些事是不需要理由的:比如天空的颜色;比如连你自己都不知道为什么会喜欢上的那个人;比如昨天擦肩而过的人变成了你今天的知己。梦想这东西，最美妙的在于你可以制造它，重温它。看一本书，听一首歌，去一个地方，梦想就能重新发芽，那个在你体内扎根的与生俱来的梦想。我们唯一能把握的事情是，成为最好的自己，我们可以不成功，但是我们不能不成长，没有什么比背叛自己更可怕。你唯一能把握的，是